(57)【要約】      （修正有）【課題】一年を通して変化する気象条件の下での、空気分離装置の運転改善方法を提供する。【解決手段】深冷空気分離装置により分離される空気は、少なくとも二つの圧縮機ＭＡＣ１，ＭＡＣ２の一つで圧縮され、精製され、冷却され、そして、流体生成物２１を生産するために空気分離装置１９で分離され、供給空気３，５の温度、供給空気の湿度の程度、又は、冷却水の流れＷ１，Ｗ１´,Ｗ２，Ｗ２´の温度に依存し、二つの圧縮機の一つは、空気分離装置に圧縮された供給空気を提供するのに用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
深冷空気分離装置で分離される空気が少なくとも二つの圧縮機の一つで圧縮され、精製され、冷却され、そして流体生成物を生産するために前記空気分離装置で分離され、各圧縮機は、少なくとも二つのステージを備え、そして、冷却は冷却水の少なくとも一つの流れを用いる前記ステージ間に備えられる空気分離装置の運転方法であって、
ｉ）第１期間の間、圧縮される空気の温度が第１閾値よりも低く、及び／又は、圧縮される空気の湿度の程度が第２閾値よりも低く、及び／又は、冷却水の流れの温度が第３閾値よりも低く、前記空気分離装置で分離される前記空気が少なくとも二つの前記圧縮機の第１圧縮機（ＭＡＣ１）でのみ圧縮され、そして
ｉｉ）第２期間の間、圧縮される空気の前記温度が前記第１閾値よりも高く、及び／又は、圧縮される空気の前記湿度は前記第２閾値よりも高く、及び／又は、前記冷却水の流れの前記温度は前記第３閾値よりも高く、前記空気分離装置で分離される前記空気が少なくとも二つの前記圧縮機の第２圧縮機（ＭＡＣ２）でのみ圧縮される、
空気分離装置の運転方法。
【請求項２】
前記第１期間の間、圧縮される前記空気の前記温度は、前記第１閾値よりも低く、且つ、前記第２期間の間、圧縮される前記空気の前記温度は、前記第１閾値よりも高い、請求項１による方法。
【請求項３】
前記第１期間の間、圧縮される前記空気の前記湿度の程度は、前記第２閾値よりも低く、且つ、前記第２期間の間、圧縮される前記空気の前記湿度の程度は、前記第２閾値よりも高い、請求項１又は請求項２による方法。
【請求項４】
前記第１期間の間、前記冷却水の流れの前記温度は、前記第３閾値よりも低く、且つ、前記第２期間の間、前記冷却水の流れの前記温度は前記第３閾値よりも高い、先行する請求項のいずれかによる方法。
【請求項５】
前記第２圧縮機（ＭＡＣ２）は、前記第１圧縮機（ＭＡＣ１）が圧縮するために構成された最大流量よりも高い空気の最大流量を圧縮するために構成されている、先行する請求項のいずれかによる方法。
【請求項６】
前記第１期間は、一年のうち多数の日を示し、前記第２期間は、一年の残りである、先行する請求項のいずれかによる方法。
【請求項７】
前記第１期間の少なくとも一部は夜間になり、そして、前記第２期間の少なくとも一部は日中になる、先行する請求項のいずれかによる方法。
【請求項８】
前記第１期間の間、前記第２圧縮機（ＭＡＣ２）は運転が可能であり、そして、前記第２期間の間、前記第１圧縮機（ＭＡＣ１）は、運転が可能である、先行する請求項のいずれかによる方法。
【請求項９】
供給空気流（３，５）の理論値Ｖは算出され、要求された生成物の流れを生産する要求空気流れの値Ｒは算出され、そして、Ｒ及びＶ間の偏差が閾値を上回るとき、供給空気は、前記第２圧縮機（ＭＡＣ２）のみに送られる、先行する請求項のいずれかによる方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、深冷空気分離装置の運転方法に関する。このような方法において、蒸留によって分離される全ての空気は、コンプレッサー、例えば遠心圧縮機で圧縮される。圧縮機は、どんな気候条件であっても最大性能（圧力、流量）が生じるように、典型的に設計される。典型的には、圧縮機は、夏季運転条件（暑い気温、高い相対湿度及び高い冷却水温度）が予定される。一般には、空気分離装置からのガス又は液体の生産は、気候条件によって変化することを要求されない。気候条件が一年を通して変化しうる地勢のために、装置は、一年のうちわずか数日にのみ適用可能である極限環境のために設計される。一年の残りの間、装置は、過度に作動しており、そして、減少モードにて使用されなければならず、従って、その最適な作動点から遠い。
【０００２】
従って、この発明の目的は、空気分離装置の運転の改善方法を提供することである。この方法は、例えば、シングルカラム窒素発生器である空気分離装置の所有者のトータルコストを低減するために、メイン空気圧縮機の構成を用いる。
【０００３】
本発明によれば、深冷空気分離装置で分離される空気は、流体生成物を生産するために、少なくとも二つの圧縮機の一つで圧縮され、精製され、冷却され、そして空気分離装置で分離され、各圧縮機は、少なくとも二つのステージを備え、そして、冷却は冷却水の少なくとも一つの流れを用いるステージ間に備えられる、空気分離装置の運転方法が提供され、
ｉ）第１期間の間、圧縮される空気の温度が第１閾値よりも低く、及び／又は、圧縮される空気の湿度の程度が第２閾値よりも低く、及び／又は、冷却水の流れの温度が第３閾値よりも低く、空気分離装置で分離される空気が少なくとも二つの圧縮機の第１でのみ圧縮され、そして
ｉｉ）第２期間の間、圧縮される空気の温度が第１閾値よりも高く、及び／又は、圧縮される空気の湿度の程度が第２閾値よりも高く、及び／又は、冷却水の流れの温度が第３閾値よりも高く、空気分離装置で分離される空気が少なくとも二つの圧縮機の第２でのみ圧縮される。
【０００４】
本発明の任意の特徴によれば、
−第１期間の間、圧縮される空気の温度は第１閾値よりも低く、且つ、第２期間の間、圧縮される空気の温度は第１閾値よりも高い。
【０００５】
−第１期間の間、圧縮される空気の湿度の程度は、第２閾値よりも低く、且つ、第２期間の間、圧縮される空気の湿度の程度は第２閾値よりも高い。
【０００６】
−第１期間の間、冷却水の流れの温度は、第３閾値よりも低く、且つ、第２期間の間、冷却水の流れの温度は第３閾値よりも高い。
【０００７】
−第２圧縮機は、第１コンプレッサーが圧縮するように構成された最大流れよりも高い空気の最大流れで圧縮するように構成される。
【０００８】
−第１期間は、一年のうち多数の日を示し、且つ、第２期間は一年の残りである。
【０００９】
−第１期間の少なくとも一部は、夜間になる。
【００１０】
−第２期間の少なくとも一部は、日中になる。
【００１１】
−第１期間のほとんど又は全ては夜間になる。
【００１２】
−第２期間のほとんど又は全ては日中になる。
【００１３】
−第１期間の間、第２圧縮機は運転が可能であり、第２期間の間、第１圧縮機は運転が可能である。
【００１４】
−供給空気流の理論値Ｖは算出され、要求された生成物の流れを生産する要求空気流れの値Ｒは算出され、そして、Ｒ及びＶ間の偏差が閾値を上回るとき、供給空気は、第２圧縮機のみに送られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】
【００１６】
本発明は、本発明によって作動する空気分離装置の運転方法を示す添付図面によって詳細に説明される。
【００１７】
空気分離装置は、二つのメイン空気圧縮機ＭＡＣ１，ＭＡＣ２と、濾過装置１と、空気から二酸化炭素及び湿気を除去するための精製装置１５と、極低温で運転するとともに、カラムシステムを含む冷温装置と、を備える。カラムシステムは、シングルカラム窒素発生器、酸素及び／又は窒素を生産するダブルカラム又はトリプルカラムである。第１メイン空気圧縮機ＭＡＣ１は、直列に三つのステージＡ１，Ｂ１，Ｃ１で構成される。ステージの各ペア間に、冷却水Ｗ１，Ｗ１´の流れを用いて冷却される冷却器Ｒ１，Ｒ１´がある。また、図示しない最終冷却器がステージＣ１の後にある。第２メイン空気圧縮機ＭＡＣ２は、直列に三つのステージＡ２，Ｂ２，Ｃ２で構成される。ステージの各ペア間に、冷却水Ｗ２，Ｗ２´の流れを用いて冷却される冷却器Ｒ２，Ｒ２´がある。また、図示しない最終冷却器がステージＣ１の後にある。圧縮機は、おおよそ三つのステージを含む。
【００１８】
本方法によれば、第１期間の間、大気温度が第１閾値よりも低いときに、蒸留する空気の全ては、流れ３を形成するために濾過器１にて濾過され、流れ３は、第１圧縮空気流１１を形成するために第１メイン空気圧縮機ＭＡＣ１で圧縮される。第１圧縮空気流１１は、精製装置１５で精製され、そして、分離させるために冷温装置１９へ、流れ１７のように送られる。所定量の生成物の流れが形成される。生成物の流れ２１は、ガス状の酸素若しくは窒素、又は、液体の酸素若しくは窒素である。他の生成物は、勿論生産されることができる。大気温度が第１閾値より低いとき、第２メイン空気圧縮機ＭＡＣ２は使用されないが、もっとも、例えば停電及び／又は第１メイン空気圧縮機ＭＡＣ１のメンテナンスの場合は、使用されることが可能である。
【００１９】
第２期間の間、大気温度が第１閾値よりも高いときに、蒸留される空気の全ては、流れ５を形成する濾過器１にて濾過され、流れ５は、第１圧縮空気流７を形成するために第２メイン空気圧縮機ＭＡＣ２で圧縮される。第１圧縮空気流７は、精製装置１５で精製され、そして、分離されるために冷温装置１９へ、流れ１７のように送られる。所定量の生成物の流れが形成される。大気温度が第１閾値より高いとき、第１メイン空気圧縮機ＭＡＣ１は使用されないが、もっとも、例えば停電及び／又は第２メイン空気圧縮機ＭＡＣ２のメンテナンスの場合は、使用されることが可能である。大気温度は、構成要素ＴＩＣを用いて流れ３及び／又は流れ５の温度を計測することによって、又は、幾つかの異なる位置（例えば、戸外）で気温を測定することによって、決定される。
【００２０】
湿度の程度の機能として、第１又は第２メイン空気圧縮機を使用するかどうかを決定することも可能である。このように、供給空気の湿度の程度が第２閾値よりも低いときに、第１メイン空気圧縮機のみが用いられ、そして、湿度の程度がその閾値よりも高いとき、第２空気メイン空気圧縮機のみが用いられる。あるいは、第２メイン空気圧縮機の使用を開始し、そして第１メイン空気圧縮機の使用を停止するために、温度及び湿度の双方が一定の閾値よりも高いことが要求されることが可能である。湿度の程度は、構成要素ＨＩＣを用いて流れ３及び／又は流れ５の湿度を測定することによって、又は、幾つかの異なる位置で湿度を測定することによって、測定されることが可能である。湿度の閾値の標準値は、６０％から８５％の範囲内に選択される。
【００２１】
冷却水温度の機能として、第１又は第２メイン空気圧縮機を使用するかどうかを決定することも可能である。このように、冷却水温度が第３閾値よりも低いとき、第１メイン空気圧縮機のみが用いられ、そして、水温がその閾値よりも高いとき、第２空気メイン空気圧縮機のみが用いられる。冷却水温度の閾値の標準値は、２０℃である。
【００２２】
あるいは、第２メイン空気圧縮機の使用を開始し、そして第１メイン空気圧縮機の使用を停止するために、空気温度及び水温の双方が一定の閾値より高い、又は、水温及び湿度の双方が所定の閾値よりも高い、又は、三つの基準が所定の閾値より高いことが要求されることが可能である。冷却水温度は、構成要素ＴＩＣを用いる冷却器Ｒ１，Ｒ１´，Ｒ２，Ｒ２´の上流又は下流のいずれかの流れＷ１，Ｗ１´,Ｗ２，Ｗ２´の少なくとも一つの温度を測定することによって決定される。
【００２３】
圧縮機間を切換える、より高度な技術は、供給空気温度及び／又は供給空気湿度及び／又は冷却水温度に基づいた、流れ３又は流れ５の理論上の圧縮された空気流Ｖを計算することが必要である。これは、次に、例えば窒素である、要求生成物の流れ２１を生産するのに必要な要求空気流Ｒと比較される。Ｖ及びＲ間の偏差が所定値を上回るとき、方法は、第１圧縮機ＭＡＣ１の使用から第２圧縮機ＭＡＣ２へと切り替える。
【００２４】
一方の圧縮機から他への切換えは、手動で行われても勿論良い。
【００２５】
第１空気圧縮機は、第１閾値より低い温度、又は、第２閾値より低い湿度、又は、第３閾値より低い冷却水温度で、可能な限り最大体積流量で作動する大きさにされる。
【００２６】
第２空気圧縮機は、第１空気圧縮機の最大流量よりも高い最大流量の大きさにされる。例えば、第２空気圧縮機の最大流量は、第１メイン空気圧縮機よりも少なくとも１０％高い。
【００２７】
特定の場合において、第２空気圧縮機は、大気温度が３５℃又は４０℃を超えるときにのみ作動する。これは、第２空気圧縮機が一年のうち数日のみ運転し、そして、第１空気圧縮機が一年の残り全ての間運転することを意味する。
【００２８】
あるいは、夜間温度及び日中温度間で相当な違いがある場合、第１メイン空気圧縮機が、夜間中、供給空気の全てを供給し、そして、第２メイン空気圧縮機が、日中の間、供給空気の全てを供給する。例えば、幾つかの国において、平均昼間温度が３５℃より高いのに対し、夜間に温度が０℃に下がる。冷却水温度も、多分、大幅に変化することとなる。第１メイン空気圧縮機が運転するのを停止し、且つ、第２メイン空気圧縮機が運転されるときに最適な中断温度を決定することが必要となる。これらの場合、湿度の程度は、考慮されることも、又は、されないことも可能である。
【００２９】
空気分離装置へ供給空気の全てを供給する、冬期において最も寒い日のみに運転する第１メイン空気圧縮機、及び、第１メイン空気圧縮機の変わりに供給空気の全てを供給する、時間の残りを運転する第２メイン空気圧縮機を有することも勿論可能である。
【００３０】
メイン空気圧縮機の双方が、それらの最適な状態で運転するので、本発明に係る方法は、工場の不稼働率が減少されるため、約８〜１０％（機械サイズ及び使用の作動点による）の全体的なエネルギー削減、及び、窒素を製造する工場の、液体窒素の節約を含む毎年の作動コストの１０〜１４％に達する削減を可能にする。この液体窒素は、さもなければ、要求される最大の生産量を提供するために、蒸発されるのに必要であっただろう。たとえ発明が、更なる投資が要求されても、ＴＣＯの指定された減少は、２〜５％の範囲にある。
【００３１】
本発明によれば、二つのメイン空気圧縮機の電力消費は、それら空力性能が、できる限り設計から離れた点で長期運転を避けるために、異なる条件で構成されているので、最適化されることが可能となる。
【００３２】
第１メイン空気圧縮機は、通常の気候条件に構成され、第２メイン空気圧縮機は、極度な気候条件に構成される。
【００３３】
第１及び第２圧縮機のために同じフレームサイズの圧縮機を用いることが可能となる。圧縮機のうち一つは、それゆえ、空力的な設計条件を変更することによって構成されることができ、そして、それゆえ、競争的な工場電力消費が提案されることが可能となる。
【００３４】
圧縮機は、ピニオンローター、ディフューザー及び吸込カバーのみを交換することによって構成されることが可能であり、スクロール、ブルギア、ギアボックス、ベアリング、シール、ガス冷却器、メインモータ、オイルシステム等のような他の構成要素及び装置は、第１及び第２メイン空気圧縮機の双方で同じもののままで可能である。
【００３５】
この場合、第２メイン空気圧縮機の極度な気候条件のために構成された予備部品は、第１メイン空気圧縮機と共有されることができる。
【００３６】
ＭＡＣ１及びＭＡＣ２に加えて、平均的な気候条件又は低流量／より広いターンダウン運転を狙いとする異なる条件に構成された他の空力設計構成要素は、要求に一層基づく、工場操業及び電力消費の最適化のための主要な予備品として利用できる。それら主要な予備品は、工場の連続操業を妨げることなく、運転可能な状態で、待機中であるＭＡＣ１又はＭＡＣ２上のいずれかに設置されることができる。
【００３７】
共通の濾過器１の使用は、本質的ではない。流量及び／又は湿度及び／又は温度を測定する手段は、第１及び第２圧縮機ＭＡＣ１，ＭＡＣ２の双方に供給する共通の導管に配置されてもよい。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年3月5日(2013.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【図１】図１は、本発明によって作動する空気分離装置の運転方法を示す図。
【外国語明細書】
2013117371000001.pdf